ЛИСТ СОГЛАСОВАНИЯ от ____.____.2015 Содержание: УМК по дисциплине «Астрономия» для студентов направления 03.03.02 «Физика», профиль подготовки: «Фундаментальная физика», форма обучения очная Автор: Якименко В.И. Объем 16 стр. Должность Заведующий кафедрой микрои нанотехнологий ФИО Кислицын А.А. Дата согласования Результат согласования 27.04.2015 Рекомендовано к электронному изданию Протокол заседания кафедры от 27.04.2015 №7 Протокол заседания УМК от 01.06.2015 №8 Председатель УМК Физикотехнического института Креков С.А. 01.06.2015 Согласовано Директор ИБЦ Ульянова Е.А. 14.06.2015 Согласовано Примечание МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ» Физико-технический институт Кафедра микро- и нанотехнологий Якименко В.И. АСТРОНОМИЯ Учебно-методический комплекс. Рабочая программа для студентов направления 03.03.02 «Физика», профиль подготовки: «Фундаментальная физика» форма обучения очная Тюменский государственный университет 2015 Якименко Владимир Иосифович. Астрономия. Учебно-методический комплекс. Рабочая программа для студентов направления 03.03.02 «Физика», профиль подготовки: «Фундаментальная физика», форма обучения очная. Тюмень, 2015, 16 стр. Рабочая программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВО с учетом рекомендаций и ПрОП ВО по направлению и профилю подготовки. Рабочая программа дисциплины (модуля) опубликована на сайте ТюмГУ: Астрономия [электронный ресурс] / Режим доступа: http://www.umk3.utmn.ru , раздел «Образовательная деятельность», свободный. Рекомендовано к изданию кафедрой микро- и нанотехнологий. Утверждено директором Физико-технического института. ОТВЕТСТВЕННЫЙ РЕДАКТОР: Кислицын А.А., д. ф.-м. н., профессор, зав. кафедрой микро- и нанотехнологий. © Тюменский государственный университет, 2015. © Якименко В.И., 2015. 1. Пояснительная записка 1.1 Цели и задачи дисциплины (модуля) Целью курса «Астрономия» является изложение основ науки о движении, строении, эволюции небесных тел и их систем, практическом применении астрономических знаний. Основная задача учебного курса: ознакомиться с основами астрономии, применять на практике полученных знаний. В результате изучения курса студент должен усвоить значимые элементы курса, знать положения навигационных и ярких звезд, созвездий на небе, уметь приближенно определять географическую широту местности, местное время, иметь представление о строении Солнечной системы, активности Солнца, Солнечноземных связях, строении и эволюции звезд, Галактике, галактик, Вселенной в целом. 1.2 Место дисциплины в структуре образовательной программы Дисциплина «Астрономия» - это дисциплина вариативной части Блока 1 по выбору. Для ее успешного изучения необходимы знания, приобретенные в результате освоения предшествующих дисциплин: «Математический анализ», «Дифференциальные уравнения», «Механика», «Молекулярная физика», «Электродинамика», «Оптика», «Атомная и ядерная физика». Освоение дисциплины «Астрономия» необходимо при последующем изучении дисциплин: «Квантовая механика», «Философия», «Педагогика» «Психология», «Экология». Таблица 1. Разделы дисциплины и междисциплинарные связи с обеспечиваемыми (последующими) дисциплинами № Наименование Темы дисциплины необходимые для изучения обеспечиваемых обеспечиваемых (последующих) дисциплин (последующих) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 дисциплин 1 История физика + + + + + + + + + 2 Методологические основы + + + + + + + + + + физических исследований 3 Спецсеминар + + + + + 4 Методы презентаций результатов + + + + физических исследований 5 Теплофизика + + 1.3 Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения данной образовательной программы. В результате освоения ОП выпускник должен обладать следующими ОК и ОП: способностью использовать в профессиональной деятельности базовые естественнонаучные знания, включая знания о предмете и объектах изучения, методах исследования, современных концепциях, достижениях и ограничениях естественных наук (прежде всего химии, биологии, экологии, наук о земле и человеке) (ОПК-1). 1.4 Перечень планируемых результатов обучения по дисциплине (модулю): В результате освоения дисциплины обучающийся должен: Знать: основные понятия, законы, терминологию астрономии; практические приложения астрономических наблюдений, вычислений Уметь: решать задачи прикладного и теоретического характера; пользоваться астрономическими таблицами, ежегодниками, каталогами; организовать астрономические наблюдения. Владеть: математическим аппаратом решения астрономических задач; навыками устойчивого научного убеждения в системе современного мировоззрения. 2. Структура и трудоемкость дисциплины. Семестр 7 . Форма промежуточной аттестации – зачет. Общая трудоемкость дисциплины составляет 2 зачетных единиц, 72 академических часа, из них 38,6 часов, выделенных на контактную работу с преподавателем, 33,4 часов, выделенных на самостоятельную работу. 3. Тематический план Таблица 2. 1 2 2 Модуль 1 Введение. Небесная сфера. Системы астрономических координат Всего Модуль 2 Измерение времени. Астрономические редукции и измерения расстояний. Строение Солнечной системы. Небесная механика. Экзопланеты. Всего Итого часов по теме Семинарские (практические) занятия Самостоятельная работа* Виды учебной работы и самостоятельная работа, в час. Лекции 1 Тема недели семестра № 3 4 5 7 8 1-6 12 - 12 24 12 24 12 24 12 24 12 7-12 12 12 - Из них в интерак тивной форме, в часах Итого количе ство баллов 10 - 0-30 0-30 - 0-30 0-30 3 Модуль 3 Солнце. Звезды Галактика и внегалактическая астрономия. Элементы космологии Всего Итого (часов, баллов): 13-18 12 12 36 - 12 24 - 0-40 - 12 36 24 72 - 0-40 0-100 * Самостоятельная работа (включая иные виды контактной работы) 4. Виды и формы оценочных средств в период текущего контроля Итого количество баллов Письменные работы Выполнение домашнего задания Устный опрос собеседование Таблица 3. № Темы 0-15 0-15 0-30 0-15 0-15 0-30 0-15 0-15 0-15 0-15 0-20 0-20 0-20 0-50 0-20 0-50 Семестр 7 Модуль 1 Введение. Небесная сфера. Системы астрономических координат Всего Модуль 2 Измерение времени. Астрономические редукции и измерения расстояний. Строение Солнечной системы. Небесная механика. Экзопланеты. Всего Модуль 3 Солнце. Звезды Галактика и внегалактическая астрономия. Элементы космологии Всего Итого за семестр 0-30 0-40 0-100 5. Содержание дисциплины. Модуль № 1 Тема 1 Введение. Предмет астрономии. Цели. Задачи. Методы наблюдения. Объекты изучения. Всеволновая астрономия. Краткая история становления развития. Основные этапы эволюции. Астрономические сооружения в древности. Навигация. Измерение времени. Хронология (календари). Мировоззрение древнего человека. Астрономия и лжеастрономия – астрология. Связь астрономии с другими науками. Классические разделы астрономии. Современные астрономические наблюдения. Их основные результаты. Тема 2. Небесная сфера. Глаз человека – совершенная оптическая система. Фотометрия и классификация звездных величин по Гиппарху. Ночное и дневное зрения человека. Угловые и линейные измерения на небесной сфере. Формирование образа небесной сферы, ее модель и особенности. Тема 3. Системы астрономических координат. Основные круги, точки, линии, плоскости небесной сферы. Математический горизонт, небесный экватор, эклиптика, небесный меридиан. Горизонтальная система координат. Полярная звезда (α Малой медведицы) и географическая широта места наблюдения. Практические приложения горизонтальной системы отчета. Первая экваториальная система координат. Астрономическое время. Вторая экваториальная система координат – основа всех астрономических таблиц, ежегодников, каталогов. Модуль № 2 Тема 4. Измерение времени. Астрономическое время – часовой угол центра солнечного диска, среднего фиктивного солнца, точки весеннего равноденствия. Неравномерности хода исчисления солнечного времени, среднего солнца. Уравнение времени. Звездное время и особенности его наблюдения. Система практических времен: местное, всемирное, поясное, летнее, декретное. Причины, способствующие появлению этих времен, методика их использования. Тема 5. Астрономические редукции и единицы расстояний. Рефракция земной атмосферы. Суточный и годичный параллаксы. Аберрация света: суточная, годичная, «вековая». Конечности скорости распространения света и годовая аберрация. Тема 6. Строение Солнечной системы. Движения планет. Небесная механика. Экзопланеты. Структура солнечной системы. Порядок планет. Третий закон И. Кеплера и закон Всемирного тяготения. Планеты группы Земли и Юпитера, их сравнительные характеристики. Скопления пыли и газа, пояса астероидов, кометы, метеоры, метеориты, болиды, естественные спутники, карликовые планеты. Видимые и действительные движения. Синодическое и сидерическое периоды. Внутренние и внешние планеты. Законы И. Кеплера. Особенности положения, кинематика и динамика тел Солнечной системы. Видимые движения Луны, солнца, Земли: солнечные и лунные затмения. Основные задачи механики в астрономии. Кеплеровские элементы орбит. Ограниченные задачи. Аналитические, численные и качественные методы небесной механики. Основные достижения небесной механики. Открытие экзопланет. Модуль № 3 Тема 7. Солнце Условия наблюдения звезды. Собственные движения Солнца. Кинематика звезды. Затмения и внешнее строение Солнца: фотосфера, хромосфера, корона. Модель абсолютно черного тела и температурный профиль атмосферы звезды. Энергетический спектр излучения Солнца. Солнечная постоянная и солнечная инсоляция. Краткая история их наблюдений. Аккумулированные запасы солнечной энергии на Земле. Активные образования на Солнце: «пятна, «группы пятен», хромосферные вспышки, протуберанцы, «спицы» в короне. Числа Вольфа: Наблюдения, статистика, циклы. Закон Шперера. Период Э.У. Маундера. Солнечно-земные связи. Экология Земли и активность Солнца. Элементы термоядерного синтеза и внутреннее строение Солнца: ядро, лучистое равновесие, конвекционная зона Тема 8. Звезды. Гарвардская спектральная классификация. Диаграмма Герцшпрунга-Рассела. Эволюционные треки последовательности. Белые карлики, пульсары, сверхновые, квазары. Коричневые карлики. Звезды и вещество во Вселенной. Тема 9. Галактика и внегалактическая астрономия. Закон Э. Хаббла и открытие Галактики. Строение Вселенной. Диск коротации. Виды галактик. Современная галактическая классификация. Скопление галактик. Местное скопление. Тема 10. Элементы космологии. Проблемы классической небесной механики: смещение перигелия Меркурия, неравенство в движении планет, теории А.Эйнштейна и решения проблем классической астрономии. Уравнения О.Т.О. и решение их А. Фридмана, нестационарная Вселенная. «Избыток» гелия и «Большой взрыв» по Г. Гамову. Реликтовое излучение: от коротких до длинных волн. Инфляционная Вселенная. Современная космология и мировоззрение. 6. Планы практических занятий Семинарские (практические) занятия не предусмотрены учебным планом. 7. Темы лабораторных работ Лабораторный практикум не предусмотрен учебным планом. 8. Примерная тематика курсовых работ. Курсовые работы не предусмотрены учебным планом. 9. Учебно-методическое обеспечение и планирование самостоятельной работы студентов. Таблица 4. № 1 Модули и темы 2 1. Введение. Небесная сфера. Системы астрономических координат Всего: 2. Измерение времени. Астрономические редукции и астрономические единицы расстояний. Строение Солнечной системы. Небесная механика. Экзопланеты Всего Модуль 3 Солнце. Звезды. 3. Галактика и внесолнечная астрономия Элементы космологии. Всего Итого Виды СРС обязательные дополнительные 3 4 Семестр 7 Модуль 1 Выполнение Работа с домашнего литературой, задания звездными картами, ежегодниками Выполнение домашнего задания Выполнение домашнего задания Модуль 2 Работа с литературой, звездными картами, ежегодниками Работа с литературой, звездными картами, ежегодниками Неделя семестра Объем часов* Кол-во баллов 5 6 7 1-6 12 0-30 12 0-30 12 0-30 12 0-30 12 0-40 12 36 0-40 0-100 7-12 13-18 * Самостоятельная работа (включая иные виды контактной работы) 10. Фонд оценочных средств для проведения промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины (модуля). 10.1 Перечень компетенций с указанием этапов их формирования в процессе освоения образовательной программы (выдержка из матрицы компетенций). В процессе изучения дисциплины формируется следующая компетенция: способностью использовать в профессиональной деятельности базовые естественнонаучные знания, включая знания о предмете и объектах изучения, методах исследования, современных концепциях, достижениях и ограничениях естественных наук (прежде всего химии, биологии, экологии, наук о земле и человеке) (ОПК-1). Выдержка из матрицы компетенций Таблица 5. ОПК-1 № 1. 2. 1. 2. 3. 4. 5. 1. Дисциплина Б.1 Базовая часть Химия Экология Б.1 Вариативная часть. Дисциплины по выбору Основы аналитической химии Материаловедение Метрология, стандартизация и технические измерения Астрономия Астрофизика Б.2 Практики Учебная практика Семестр 2 3 3 6 6 7 7 2 ОПК-1 Код компетенци и 10.2 Описание показателей и критериев оценивания компетенций на различных этапах их формирования, описание шкал оценивания Таблица 6. Карта критериев оценивания компетенций Критерии в соответствии с уровнем освоения ОП Виды занятий Оценочные (лекции, средства (тесты, семинарские, творческие пороговый базовый (хор.) повышенный практические, работы, проекты (удовл.) 76-90 баллов (отл.) лабораторные) и др.) 61-75 баллов 91-100 баллов Знает: основные определения, законы, теоремы астрономии; структуру дисциплины; 8-10 ярких звезд и созвездий на небе, определение широты места Знает: основные определения, законы, теоремы астрономии; структуру дисциплины; категории небесных тел; 10-12 ярких звезд и созвездий на небе, определение широты места и местного времени, строение Солнца. Умеет: применять полученные знания для объяснения астрономических явлений Умеет: применять полученные знания для объяснения астрономических явлений, решать стандартные астрономические задачи. Владеет: базовыми астрономическими знаниями Владеет: базовыми астрономическими знаниями, моделями анализа и интерпретации различных астрономических задач, наблюдений. Знает: основные определения, законы, теоремы астрономии; структуру дисциплины; категории небесных тел и их космогонию; 12-14 ярких звезд и созвездий на небе, определение широты места и местного времени, строение Солнца. Эволюцию звезд, галактик, Вселенной. Умеет: применять полученные знания для объяснения астрономических явлений, решать стандартные астрономические задачи, расширять приложения астрономии и в других естественнонаучных исследованиях. Владеет: базовыми астрономическими знаниями, моделями анализа и интерпретации различных астрономических задач, наблюдений, навыками применения астрономических знаний для анализа нескольких физических процессов. Лекции, самостоятельная работа наблюдения. Аттестация по контрольным неделям. Зачет. Лекции, самостоятельная работа наблюдения. Аттестация по контрольным неделям. Зачет. Лекции, самостоятельная работа наблюдения. Аттестация по контрольным неделям. Зачет. 10.3 Типовые контрольные задания или иные материалы, необходимые для оценки знаний, умений, навыков и (или) опыта деятельности, характеризующей этапы формирования компетенций в процессе освоения образовательной программы. Примерные вопросы к зачету 1. Предмет астрономии. Цели. Задачи. Методы. 2. Объекты астрономических исследований 3. Астрономические древности: Карахундж, Стоунхендж, египетские, майянские, китайские пирамиды. Звездные каталоги древности. 4. Навигация. Измерение времени, Хронология в древности. 5. Гелиоцентризм и геоцентризм. Доказательства. 6. Классические разделы астрономии. 7. Астрономия и ее связь с другими науками. 8. Глаз человека – совершенная оптическая система. Небесная сфера. 9. Основные круги, точки, линии, плоскости небесной сферы. 10. Горизонтальная система координат. 11. Первая экваториальная система координат, ее приложения. 12. Вторая экваториальная система координат – основа всех астрономических каталогов. 13. Истинное солнечное время. Проблема «хода». 14. Среднее солнечное время. 15. Звездное время. Приложения. 16. Причины появления систем практического времени. 17. Местное, Всемирное, поясное время. 18. Летнее, декретное, атомное время. 19. Астрономические редукции: рефракция, параллаксы, аберрации света. 20. Прецессия и нутация. 21. Единицы астрономических расстояний. 22. Строение Солнечной системы. 23. Особенности существования Солнечной системы. 24. Планеты группы Земля и Юпитера. 25. Видимые и действительные движения планет, синодический и сидерический периоды. 26. Законы Кеплера и закон Всемирного тяготения. 27. Основная задача механики и небесная механика. 28. Модели задач небесной механики 29. Аналитические, численные. Качественные методы решения задач небесной механики. 30. Открытия экзопланет. 31. Строение Солнца. 32. Энергетический спектр излучения Солнца. 33. Активные образования на Солнце. 34. Солнечная постоянная и солнечная инсоляция. 35. Солнечно-земные связи. 36. Элементы термоядерного синтеза и энергетика Солнца. 37. Гарвардская спектральная классификация. 38. Диаграмма Герцшпрунга-Рассела. 39. Виды звездных величин. 40. Звезды: от белых карликов до Сверхновых, квазар. 41. Открытия Галактики и закон Хаббла. 42. Строение Галактики. 43. Виды галактик. Местная группа галактик. 44. Проблемы классической астрономии и уравнения С.Т.О., О.Т.О. 45. Нестационарная Вселенная А. Фридмана. 46. «Избыток» гелия и «Большой взрыв» по Г. Гамову. 47. Реликтовое излучение 48. Инфляционная Вселенная. 49. Вещество и энергия во Вселенной 50. Современная космология и мировоззрение. 10.4 Методические материалы, определяющие процедуры оценивания знаний, умений, навыков и (или) опыта деятельности характеризующих этапы формирования компетенций. Зачет по предмету по вопросам, взятым из трех модулей. Зачет проводится в виде собеседования. Ответ на каждый вопрос оценивается по 100 бальной шкале. Итоговая оценка рассчитывается по формуле 0,4∙А1+0,35∙А2+0,25∙А3, где А1, А2, А3 – соответствующие модули. При результате от 61 балла и выше ставится «зачет», ниже – «незачет». 11. Образовательные технологии. При изучении дисциплины «Астрономия», используется следующие образовательные технологии: аудиторные занятия (лекции); внеаудиторные занятия (самостоятельная работа, индивидуальные консультации); наблюдения звезд и планет на вечернем небе; наблюдение фотосферы Солнца. В соответствии с требованиями ФГОС при реализации различных видов учебной работы в процессе изучения дисциплины «Астрономия» предусматривается использование в учебном процессе следующих активных и интерактивных форм проведения занятий: научные дискуссии; выступление на конференциях различного рода; обсуждение того или иного вопроса, проблем в области астрономии.. 12. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины (модуля). 12.1 Основная литература: 1. Чаругин, В. М. Классическая астрономия [Электронный ресурс] : учебное пособие / В. М. Чаругин. М.: Прометей, 2013. 214 с. Режим доступа: http://biblioclub.ru/index.php?page=book&id=213016 (дата обращения 21.02.2014) 12.2 Дополнительная литература: 1. Бакулин, П. И.. Курс общей астрономии: [для ун-тов]/ П. И. Бакулин, Э. В. Кононович, В. И. Мороз. - 5-е изд.. - Москва: Наука, 1983. - 560 с. 2. Кононович, Э. В.. Общий курс астрономии: учеб. пособие для ун-тов/ Э. В. Кононович, В. И. Мороз. - Москва: УРСС, 2001. - 544 с. - ISBN 5-354-00004-1. 3. Солнечная система/ ред.-сост. В. Г. Сурдин. - Москва: Физматлит, 2008. - 400 с.; (Астрономия и астрофизика). - ISBN 978-5-9221-0989-5. 4. Звезды/ ред.-сост. В. Г. Сурдин. - Москва: Физматлит, 2008. - 428 с.; - (Астрономия и астрофизика). - ISBN 9785-94052-164-8. 5. Небо и телескоп/ ред.-сост. В. Г. Сурдин. - Москва: Физматлит, 2008. - 424 с.: ил.; 22 см. - (Астрономия и астрофизика). - ISBN 978-5-9221-0844-7. 6. Винников, Е. Л.. Астрономия [Электронный ресурс] : учебно-методическое пособие / Е. Л. Винников: учебно-методическое пособие/ Е. Л. Винников. - Новосибирск: НГПУ, 2013. - 89 с.: ил, генеалогич.табл. - Библиогр.: с. 85-86. - Загл. из текста. - Режим доступа : http://icdlib.nspu.ru/catalog/details/icdlib/645007/. - ISBN 978-5-00023-247-7 7. Шкловский, И. С.. Проблемы современной астрофизики/ И. С. Шкловский. - 2-е изд.. Москва: Наука, 1988. - 251 с.: - ISBN 5-02-013873-8. 8. Шкловский, И. Звезды: их рождение, жизнь и смерть / И. Шкловский. - Новгород : Наука, 1984. - 306 с. - ISBN 9785998928598 ; То же [Электронный ресурс]. - URL: http://biblioclub.ru/index.php?page=book&id=44304 (дата обращения 26.03.2015) 9. Пуанкаре, А. Лекции по небесной механике / А. Пуанкаре. - М. : Наука, 1965. - 573 с. ISBN 9785998928581 ; То же [Электронный ресурс]. URL: http://biblioclub.ru/index.php?page=book&id=44311 (дата обращения 26.03.2015) 12.3 Интернет – ресурсы: 1. Краткий Астрономический календарь на 2016 -2050 годы (с приложениями), составитель Козловский Александр Николаевич, «АстроКА», 2015год URL: http://www.astronet.ru/db/msg/1335637 ; 2. Электронная библиотека Государственного Астрономического института им. П.К. Штернберга (ГАИШ) URL: http://www.astronet.ru 3. Оперативные сведения о небесных явлениях, URL: http://shvedun.ru/nebo.htm 4. Журнал «Небосвод» http://journal-off.info/tags/%CD%E5%E1%EE%F1%E2%EE%E4/ 13. Перечень информационных технологий, используемых при осуществлении образовательного процесса по дисциплине (модулю), включая перечень программного обеспечения и информационных справочных систем (при необходимости). Применение мультимедийного оборудования для проведения лекционных занятий. Видеозаписи и презентации лекционного материала. Работа с Интернетом. Работа с информационным порталом ИБЦ ТюмГУ. 14. Технические средства и материально-техническое обеспечение дисциплины (модуля). Аудитория с мультимедийным оборудованием для проведения лекционных занятий. Телескоп системы Ньютона ил подзорная труба. Звездные пары. 15. Методические указания для обучающихся по освоению дисциплины (модуля). 1. Якименко В.И. Астрономия. – М.: Изд-во МГУ, 1987, – 30 с. 2. Якименко В.И. Астрономия. УМК, – Изд-во ТюмГУ, 2011, – 17 с. Дополнения и изменения к рабочей программе на 201 / 201 учебный год В рабочую программу вносятся следующие изменения: _____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ Рабочая программа пересмотрена и одобрена ____________________ « »_______________201 г. на заседании кафедры Заведующий кафедрой ___________________/___________________/ Роспись Ф.И.О.